Op dit moment produceert Nederland jaarlijks 80 miljard kubieke meter aardgas uit eigen bodem (1 miljard kubieke meter = 1 billion cubic meter, afgekort bcm). Daarvan is 50 bcm afkomstig uit het Groningen gasveld, het grootste gasveld in Europa. De overige 30 bcm komt uit kleine gasvelden, o.a. op de Noordzee. Helaas is het einde van de Nederlandse gasvoorraad in zicht.
“Het Groningen gasveld loopt langzaam leeg,” zegt René Peters, directeur Gastechnologie bij TNO. “Ook de kleinere gasvelden raken uitgeput. Als we niets doen zullen we in 2022 al netto-gasimporteur worden.” We verstoken met z’n allen 45 bcm per jaar; in een koude winter kan het jaargebruik oplopen tot 50 bcm. Om het moment dat ons gasverbruik de binnenlandse productie overstijgt zo lang mogelijk uit te stellen, probeert Nederland de gaswinning uit de kleine gasvelden tot het jaar 2030 stabiel te houden op 30 bcm per jaar. In de gaswereld staat deze doelstelling bekend als de ‘30/30-ambitie’.
Gasbelletjes
Alternatieve kleine ‘gasbellen’ zoekt de olie- en gasindustrie in tight gas (moeilijk winbaar gas in dicht gesteente), stranded fields (gasvelden die slecht bereikbaar zijn of waar de infrastructuur ontbreekt) en in onconventioneel gas zoals schaliegas en steenkoolgas.
Ook zijn geologen op zoek naar nieuwe gasvoorraden in ondiep liggende zandafzettingen onder de Noordzeebodem, zogeheten shallow gas fields. Deze nieuwe, kleine offshore gasbellen liggen opgesloten in aardlagen op minder dan één kilometer diepte. Dat is bijzonder, want het meeste aardgas in Nederland wordt gewonnen op drie tot vier kilometer diepte.
“Op dit moment wordt in de Noordzee nog maar uit twee velden shallow gas gewonnen, door het Amerikaanse gasbedrijf Chevron,” vertelt geoloog Johan ten Veen. (De winlocaties zijn de blokken A12 en sinds kort ook B13 (zie plaatje). Bij TNO werkt Ten Veen als projectleider met een team specialisten aan het opsporen en in kaart brengen van potentiële offshore locaties van shallow gas. Daarvoor werkt TNO samen met het bedrijfsleven in een Joint Industry Programme.
Deltasedimenten
Diep versus ondiep gas
Het meeste Nederlandse aardgas is afkomstig uit steenkoollagen uit het late Carboon. In de loop van miljoenen jaren is het gas naar boven gestegen en ‘gevangen’ in poreuze zandlagen uit het Perm die door ondoordringbare zoutlagen zijn afgedekt. Een deel van het gas is nog verder naar het aardoppervlak gemigreerd, bijvoorbeeld langs breukjes in de bodem, en ontsnapt naar de atmosfeer. Een klein deel, het shallow gas, is ‘gevangen’ op 1 km diepte in zandlagen die met kleilaagjes zijn afgedekt. Onder Nederland gaat het om een economisch winbare voorraad van 25 miljard kubieke meter: 25 kubieke kilometer, dus een ‘blok’ van bijna 3×3×3 km.
Voor de inventarisatie van economisch interessante ondiepe gasreservoirs maken de TNO-wetenschappers gebruik van een combinatie van boorgegevens, 3D-seismiek en metingen in de potentiële reservoirs. Ten Veen: “Shallow gas reservoirs hebben een bijzondere geologische geschiedenis. In Nederland gaat het om deltasedimenten met een ouderdom van tussen 2,5 en 2 miljoen jaar, die zijn afgezet tijdens de overgang van het Plioceen naar het Pleistoceen. Deze jonge, ondiepe afzettingen zijn nog niet versteend (geconsolideerd) en bestaan uit afwisselend zand- en kleilagen. De lokaal gasrijke zandlagen zijn afgezet in warme periodes; de kleilagen stammen uit koude periodes. Uit de afwisseling van zand- en kleilagen – die dankzij seismische beelden duidelijk zichtbaar wordt – valt duidelijk af te lezen dat de aarde vanaf het Pleistoceen terecht komt in een klimaat met afwisselend glacialen en interglacialen.”
Ten Veen: “Het is voor ons nog niet helemaal duidelijk of het aardgas afkomstig is van grote diepte, en dus dezelfde herkomst heeft als het gas uit het Groningen gasveld, namelijk het Carboon, of dat het gas in de jonge lagen is ontstaan door de recentere afbraak van micro-organismen. Het is ook mogelijk dat het een mix is van beide.”
Prehistorische rivier
Het zijn niet de ons bekende rivieren (Rijn, Maas, IJssel) die verantwoordelijk zijn voor de zandafzettingen waarin het shallow gas zich heeft geaccumuleerd. Het zand is afkomstig van de Eridanos, een prehistorische rivier die vanaf het late Mioceen uitmondde in een deltasysteem dat het landschap van Noord-Nederland en -Duitsland heeft gedomineerd. De Eridanos, die in omvang niet onderdeed voor de Amazone, ontsprong in het noorden van Scandinavië; het stroomgebied veranderde voortdurend in de loop van de (geologische) geschiedenis.
De Noord- en Oostzee vormden miljoenen jaren geleden een groot, aaneengesloten deltagebied waar de Eridanos en haar zijrivieren in uitmondden. Omdat de delta zich in westelijke richting verder uitbouwde, liggen de jongste Eridanos-afzettingen in het westen, op de plaats van de huidige Noordzee; meer naar het oosten – in Denemarken en de Oostzee – liggen de oudere afzettingen. Aan de Eridanos komt voorgoed een einde als 2 miljoen jaar geleden de ijskappen in Scandinavië smelten en het ‘Baltische schild’ omhoog komt door de wegvallende druk van de zware ijsmassa’s.
Horizontaal boren
“Omdat de door de Eridanos afgezette zandlagen relatief dun en niet versteend zijn en het shallow gas onder geringe druk aanwezig is, vraagt de gaswinning om speciale boortechnieken,” vertelt Ten Veen. “Als je verticaal boort in deze zandlagen stroomt er maar heel weinig gas naar de boorput, terwijl lange horizontale boringen de opbrengst aanzienlijk kunnen vergroten. De geringe dikte van de zandlagen maakt het horizontaal boren op grote afstand tot een technisch hoogstandje. Een voordeel van gaswinning uit ondiepe velden is wel dat ze meestal in de buurt liggen van bestaande gasvelden en we dus gebruik kunnen maken van de bestaande infrastructuur.”
Ook in het Engelse deel van de Noordzee zijn ondiepe gasreservoirs gevonden, maar volgens Ten Veen zijn de Britten niet bezig met exploratie. Ook Duitsland lijkt niet van plan shallow gaste gaan winnen.
“Omdat een intensieve gasinfrastructuur op het Duitse continentale plat ontbreekt, wordt er in Duitsland ook gedacht aan een andere creatieve benutting van shallow gas,” aldus Ten Veen. “Mogelijk kan het gas lokaal (op zee) worden benut in combinatie met elektriciteitsopwekking door windturbines. In tijden van windstilte kan met shallow gas dan offshore elektriciteit worden opgewekt.”